행성 사냥 작동 방식

망원경 , 천문학자 또는 기록된 역사가 있기 오래 전에 사람들은 나중에 관찰자들이 행성이라고 부를 "방황하는 별"을 올려다 보았습니다. 머나먼 왕국의 신화를 이 천체에 적용하면서 우리는 다른 세계에서 생명체가 존재할 가능성에 대해 궁금해하기 시작했고, 그 아이디어는 그 이후로 우리를 매료시켰습니다.

최근 수십 년 동안 전파 망원경, 궤도 천문대 및 기타 강력한 첨단 장비로 무장한 천문학자들이 그 질문에 답하기 시작했습니다. 1995년, 제네바 대학의 천문학자 미셸 마요르와 디디에 쿠엘로즈는 태양계 외부에 있는 첫 번째 행성인 목성과 같은 거인이 우리 태양과 유사한 "주계열성" 별인 페가수스 51번 주위를 도는 것을 발견했다고 발표했습니다. [출처: Mayor and Queloz ]. 그 이후로 NASA 케플러 미션의 과학자들을 포함한 다른 사람들은 이 외계행성을 더 찾기 위해 노력해 왔습니다., 천문학자들이 부르는 것처럼. 특히, 그들은 소위 "골디락스 영역(Goldilocks zone)" 내에 있는 암석의 지구와 같은 구체를 식별하는 것을 목표로 합니다. 생명의 발전 가능성 [출처: Borucki ].

최첨단 망원경과 기타 첨단 도구로 무장한 천문학자들은 놀라운 속도로 새로운 세계를 발견하고 있습니다. 2012년 초 현재, 케플러의 과학자들은 150,000개의 먼 별을 도는 행성의 흔적을 조사해 왔으며 약 2,300개의 "후보" 또는 행성일 수 있는 물체를 확인했습니다 . [출처: Brumfiel ]. 2012년 1월 말에 그들은 26개의 확인된 외계행성을 포함하여 11개의 새로운 행성계를 발견했다고 발표했습니다. 이 외계행성은 지구 반지름의 약 1.5배에 달하는 암석 행성에서 목성보다 큰 가스 ​​거인에 이르기까지 다양합니다. 케플러-33이라는 별 하나는 지구 크기의 1.5배에서 5배까지 크기가 다양한 5개의 행성으로 구성된 태양계를 가지고 있습니다[출처: NASA ].

그러나 이러한 발견은 빙산의 일각일 수 있습니다. 케플러 과학자들은 우리 은하에 500억 개의 외행성이 있을 것으로 추정하고 있다[출처: O'Neill ]. NASA 제트 추진 연구소의 천문학자인 Joseph Catanzarite는 2011년 Space.com에 그 중 20억 개 정도가 지구와 같은 규모일 것이라고 말했습니다. "그 수가 많은, 좋은 기회 생활 거기 어쩌면 지적 생명체가 그 행성의 일부에있을 수있다"고 [: 소스 추가 최 ].

그렇다면 과학자들은 외계행성을 찾기 위해 어떤 도구와 기술을 사용하며 어떻게 작동합니까?

내용물

1. 행성 사냥 기술 및 기술
2. 케플러의 외계행성 탐색
3. 행성 사냥 이정표: 소수에서 수백으로
4. 행성 사냥 이정표: Kepler, Corot 및 최초의 천

우리 태양계 밖의 행성을 찾는 것은 멀리 있는 등대의 램프에 붙어 있는 우표를 읽으려는 것과 같습니다. 부모 별은 너무 밝게 빛나서 다른 모든 것을 삼켜버릴 정도입니다. 이를 보완하기 위해 과학자들은 외행성 이 부모 별에 미치는 영향을 측정 하여 외행성 을 탐지하는 독창적인 방법을 고안 했습니다.

행성은 두 가지 유용한 방식으로 별에 영향을 미칩니다. 첫째, 행성의 중력은 행성이 궤도를 도는 동안 별을 약간 이리저리 잡아당깁니다. 둘째, 행성은 별 앞을 지나갈 때 소량의 빛을 차단합니다(우리의 관점에서).

각각의 장단점이 있는 몇 가지 편리한 방법을 사용하여 이러한 효과를 감지할 수 있습니다. 먼저 점성술에 대해 알아 보겠습니다 . 궤도를 도는 행성의 중력이 모별을 잡아당기면 별 이 하늘을 가로지르는 경로에서 흔들리게 됩니다. 우리는 별의 위치를 ​​정확하게 측정함으로써 이 미세한 움직임을 식별할 수 있습니다. 주기 , 즉 별이 흔들림을 완료하는 데 걸리는 시간을 기반으로 행성의 질량과 함께 행성의 궤도 주기와 반지름을 계산할 수 있습니다. 점성술은 태양에서 멀리 떨어진 궤도를 가진 거대한 행성을 찾는 데 가장 적합합니다.

도플러 스펙트럼은 이 중력 밀고 당김을 이용한다하지만 측정은 상대 좌우 움직임 사용하는 반면 스타 ,이 방법은 사용하는 도플러 시프트 행성 결과 다음 멀리에서 지구를 향해 그 스타 당기는 것을. 별이 지구를 향해 이동함에 따라 별의 빛은 압축되거나 스펙트럼의 더 짧은 파장으로 "파란색 이동"됩니다. 그것이 우리에게서 멀어질 때, 우리는 광파가 스펙트럼의 적색(긴 파장) 끝을 향해 뻗어나가는 것을 봅니다. 시간이 지남에 따라 별의 스펙트럼을 측정함으로써 우리는 행성이 별을 우리 쪽으로 또는 멀어지게 움직이는 행성으로 인한 도플러 이동을 감지할 수 있습니다.

도플러 이동은 또한 별의 반경 방향 속도 (별이 얼마나 빨리 우리를 향해 또는 멀어지는지)를 알려줍니다. 예상할 수 있듯이 더 큰 방사 속도는 더 큰 행성을 의미합니다. 별의 질량과 이동 주기를 기반으로 행성의 궤도 반경을 계산할 수도 있습니다. 이 방법은 모성 근처에 있는 거대한 행성을 탐지하는 데 가장 적합하며 그러한 행성의 최소 질량만 추정할 수 있습니다.

측광 은 흔들림이나 이동을 찾지 않습니다. 대신,이 별의 밝기 디밍 표지를 감시하는 결과 때 궤도를 도는 외계 행성의 이동로 그와 우리 사이, 또는 전달합니다.

세 가지 방법을 결합하면 천문학자들이 이 행성에 대한 훨씬 더 명확한 그림을 그릴 수 있습니다. 다음으로, 우리는 케플러 임무가 광도계를 사용하여 잠재적으로 거주 가능한 행성의 항성 조사를 수행하는 방법을 탐구할 것입니다.

케플러는 다른 별 주위에서 지구 크기의 행성 을 찾을 수 있는 최초의 NASA 임무 입니다. 주요 목표는 액체 상태의 물이 존재하기에 적합한 조건인 거주 가능 지역 내에서 이러한 행성의 수에 대한 기본 추정치 또는 인구 조사를 생성하는 것입니다.

계측기 패키지는 위성에서 지구 궤도를 도는 것이 아닙니다. 직경 9피트(2.7미터), 높이 15.3피트(4.7미터)의 우주선 안에 들어 있으며 우리의 고향 행성을 뒤따릅니다.

케플러는 광시야 망원경과 광도계 ( 광도계 )를 사용하여 156,000개 이상의 별에서 밝기 변화를 동시에 측정합니다[출처: Ames Research Center, NASA Finds Earth-size Planet Candidates ]. 행성의 궤도와 관련된 별의 유형에 따라 통과하는 데 한 시간에서 반나절이 필요할 수 있기 때문에 이러한 판독값은 30분마다 필요합니다.

임무 과학자들은 또한 지상 관측소의 분광 데이터를 사용하여 행성 후보를 확인하고 항성 관측을 사용하여 쌍성(공통 질량 중심을 중심으로 회전하는 한 쌍의 별)과 같은 다른 교란 요소를 제거합니다.

Cygnus-Lyra 지역은 별들로 가득 차 있고 태양, 지구, 달이 케플러의 관측을 방해하지 않을 만큼 충분히 높은 지구 궤도면 위에 있기 때문에 연구 지역으로 선택되었습니다. 별은 600~3000광년 떨어져 있다. 우리의 관점에서 그것들은 하늘의 1/400에 해당하는 면적을 덮고 있습니다[출처: Harwood ].

Kepler는 측광 또는 통과 방법을 통해 행성을 감지합니다. 즉, 궤도를 도는 행성이 별과 우리 사이를 지날 때 발생하는 별 밝기의 작은 감소를 감지합니다. 데이터 분석이 디밍 이벤트를 식별하면 과학자들은 행성의 존재를 확인하기 위해 동일한 규모, 기간 및 기간의 추가 딥을 찾습니다.

이것은 대단한 일이 아닙니다. 태양 크기의 별 앞을 가로지르는 지구 크기의 행성은 단 0.01%만 빛을 흐리게 합니다. NASA 사람들은 그러한 작은 딥을 감지하는 것은 몇 마일 떨어진 곳에서 헤드라이트를 가로질러 기어가는 벼룩을 발견하는 것과 같다고 말합니다. 목성 크기의 행성은 더 큰 그림자를 드리웁니다. 그럼에도 불구하고 우리 태양계 외부에서 볼 때 목성의 이동은 태양의 밝기를 1~2% 감소시킬 뿐입니다[출처: Ames Research Center, FAQ ].

더있다. 통과 방법이 작동하려면 행성이 우리의 시선을 따라 거의 완벽하게 통과해야 합니다. 그 확률은 지구 크기의 행성(지구 크기의 궤도에서)의 경우 약 0.5%이고 목성 크기의 행성의 경우 10%입니다. (항성 근처에서 공전하는 경우) [출처: Ames Research Center, FAQ ].

다시 말해서 지구와 같은 행성을 가진 100,000개의 별을 조사하더라도 통과 방법을 통해서는 그 중 500개만 "볼" 수 있습니다. 과학자들은 이와 같은 확률을 사용하여 케플러의 관측에서 우리 은하의 행성 인구를 추정할 수 있습니다.

골디락스 존

행성이 생명에 순응하기 위해서는 여러 가지 요인이 "정확"해야 합니다. 좋은 후보는 지구(바위) 행성이어야 합니다. 이상적으로는 지구 크기의 절반에서 두 배 사이여야 하지만 중요한 것은 그것이 대기를 담을 만큼 충분히 크지만 목성과 같은 가스 거인이나 해왕성과 같은 얼음 거인으로 부풀릴 정도로 크지는 않다는 것입니다.

그것은 또한 표면 온도가 액체 물을 얼거나 끓이지 않는 부모 별과의 거리인 거주 가능 영역에 위치해야 합니다. 이 영역의 위치는 별의 특성에 따라 다릅니다.

케플러가 등장하기 전, 천문학자들이 찾은 먼 행성의 마구간은 수천이 아니라 수십, 수백에 달했습니다. 그럼에도 불구하고 과학자들이 대기 왜곡을 보정해야 하는 지상 망원경과 같은 장비를 사용하는 과학자들이 직면한 한계를 고려하면 이는 놀라운 수치였습니다.

2005년과 2008년 사이에 연구자들은 5개의 슈퍼지구를 발견했는데, 각각은 지구의 5배에서 10배 사이의 질량을 자랑합니다.

2008년, 천문학자들은 허블 우주 망원경의 근적외선 카메라와 다중 물체 분광계를 사용하여 외계 행성에서 처음으로 이산화탄소를 감지했습니다. 이 방법은 별과 행성의 결합 데이터에서 모별의 분광 데이터를 빼는 것이었습니다. 불행히도, 목성 크기의 외계행성 HD 189733 b 는 별에 너무 가까워서 거주할 수 없지만 이 기술을 다른 거주 가능한 후보에 적용하면 귀중한 정보를 제공할 수 있습니다. 과학자들은 메탄과 마찬가지로 생물학적 과정을 지적할 수 있기 때문에 이산화탄소에 관심이 있습니다.

2009년에 천문학자들은 점성술을 통해 발견된 최초의 외계행성을 보고했으며 이전에 도플러 이동 방법으로 발견된 350개 행성 목록에 추가했습니다. 그것이 확인되었다면 VB 10b 는 목성보다 6배나 더 무거웠을 것입니다. 그러나 이후의 도플러 분광학 관측은 모성인 VB 10에서 예상되는 방사 속도 이동을 감지하지 못했고 그 주장은 반박되었습니다[출처: Bean ].

같은 해, 과학자들은 지상에 기반을 둔 아마추어 스타일 망원경으로 6개월 동안 관측한 결과 지구보다 6.5배 더 크고 2.7배 더 넓은 행성인 GJ 1214b를 발표했습니다 . 연구원들은 행성이 대부분 물로 이루어져 있을 것이라고 믿고 있습니다. GJ 1214b는 지구에서 40광년 이상 떨어진 적색왜성을 공전하며 수성과 태양 사이의 1/40 공간에 해당하는 거리에 있습니다.

2010년과 2011년에 어떤 발견이 있었습니까?

미래의 임무

케플러의 발견은 두 개의 계획된 임무인 우주 간섭 측정 임무(SIM) 와 지구 행성 탐지기(TPF) 를 지원할 것입니다. 이 정보는 SIM과 TPF가 계측기를 가리킬 위치를 알려줍니다.

두 임무 모두 널링 간섭계 ( nulling interferometry) 라는 기술을 사용하여 대상 별의 눈부심을 상쇄하고 궤도를 도는 행성을 드러냅니다. 두 개의 망원경이 같은 별을 보지만 한 망원경의 빛은 결합되기 전에 다른 망원경의 빛과 위상이 반음 차이가 나서 서로 상쇄됩니다. 반대로, 행성의 빛은 신호를 강화하는 방식으로 결합됩니다.

TPF는 간섭계 관측값을 코로나그래프의 데이터와 결합합니다. 이 데이터 는 별의 직사광선을 물리적 물체로 차단하여 눈부심을 제거하여 마치 조종사가 엄지손가락으로 태양을 가리는 것처럼 별의 코로나만 보이도록 합니다. 눈부심의 대부분이 감소함에 따라 궤도를 도는 행성이 더 잘 보입니다.

2010년 3월, 연구원들은 또 다른 이정표를 발표했습니다. 지구에서 1,500광년 떨어진 목성과 같은 행성으로 비교적 차갑고 자세히 연구할 수 있었습니다. COROT 위성이 그것을 발견했기 때문에 COROT-9b 라고 명명되었습니다 . 이전 작업은 이미 다른 멋진 행성을 찾았지만 COROT-9b는 별과 지구 사이를 통과하는 최초의 행성이었습니다. 이것은 과학자들이 그 크기(부모 별의 빛을 감소시킨 양에서)와 대기 ​​구성(별빛이 대기를 통과할 때 별빛과 상호 작용하는 방식에서)을 모두 연구할 수 있음을 의미했습니다[출처: ESA ].

COROT-9b는 별의 거주 가능 지대에 있지만, 기체 세계이기 때문에 과학자들은 그것이 생명체에게 호의적일 것이라고 생각하지 않습니다. 그러나 그 대기에는 물이 포함되어 있을 수 있으며 그러한 큰 행성에는 거주 가능한 달도 있을 수 있습니다[출처: ESA ].

2010년 9월 말, 지상 장비의 분광 데이터를 사용하여 미국의 천문학자 그룹이 불과 20광년 떨어진 별 Gliese 581을 공전 하는 잠재적으로 호의적인 행성인 Gliese 581g 의 발견을 발표했습니다 . 이 발표는 이 행성이 지구 와 매우 가깝게 발견되었기 때문에 광범위한 관심을 불러일으켰고 , 천문학자들이 최초의 외계행성을 식별한 지 불과 15년 만에 이루어졌습니다. 그러나 발표 직후 과학 그룹은 이 발견에 대해 의문을 제기하기 시작했습니다[출처: Wall ].

연구원들은 이미 동일한 적색 왜 성계 에 있는 다른 행성에 대한 증거를 발견했으며, 그 중 두 개( Gliese 581d 및 Gliese 581e )는 거주 가능 영역의 변두리를 돌고 있습니다. 그렇다면 Gliese 581의 아이들 중 누가 생명 유지를 위한 최고의 후보로 왕관을 차지할 것입니까? 문제가 너무 복잡해서 쉽게 해결할 수 없었습니다. 분광법으로 행성을 탐지하려면 관측 데이터에 내재된 노이즈를 줄이고 어떤 가정을 사용할지 결정해야 합니다. 동일한 데이터가 편심(매우 타원형) 궤도를 가정하는지 아니면 거의 원형에 가까운 궤도를 가정하는지에 따라 다른 수의 행성에 대해 논쟁할 수 있습니다. 이 기사가 작성될 당시 과학자들은 아직 합의에 도달하지 못했습니다.

2011년 1월 케플러 임무는 지구 크기의 1.4배로 추정되는 최초의 암석 행성을 발견했음을 확인했습니다. 생명체 거주 가능 영역 밖에 위치한 Kepler-10b는 지금까지 우리 태양계 외부에서 발견된 가장 작은 행성입니다.

그리고 2011년 2월에 케플러 과학자들은 다섯 개의 행성을 발견했다고 발표했습니다. 각 행성은 우리 태양보다 작고 차가운 별의 거주 가능 영역을 공전하고 있습니다. 확인되면 이들은 거주 가능 지역에서 발견된 최초의 지구와 같은 크기의 행성이 될 것입니다. 같은 달에 케플러는 지구에서 2,000광년 떨어진 태양과 같은 항성인 케플러-11을 도는 6개의 확인된 행성을 발견했습니다. 이것은 우리 태양계 외부에서 발견된 단일 항성 주위를 도는 가장 큰 통과 행성 그룹을 구성합니다 [출처: NASA ].

이러한 발견은 매우 중요하지만 Kepler가 지금까지 알려진 우주의 아주 작은 부분만을 검색했다는 사실을 기억하는 것이 중요합니다. 앞으로 몇 년 안에 과학자들은 생명체가 살고 있는 지구와 같은 행성을 포함하여 훨씬 더 놀라운 발견을 할 것입니다.

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